基于Cl₂反应的大面积石墨烯制备方法

摘要

本发明公开了一种基于Cl2反应的大面积石墨烯制备方法，主要解决现有技术中制备的石墨烯面积小、层数不均匀的问题。其实现过程是：(1)在4-12英寸的Si衬底基片上生长一层碳化层作为过渡；(2)在温度为1150℃-1300℃下利用气源C3H8和SiH4生长3C-SiC外延薄膜；(3)将3C-SiC在700-1050℃下与Cl2反应，生成碳膜；(4)将生成的碳膜置于Ar气中，在温度为1000-1100℃下退火10-25min生成石墨烯。用本发明方法生成的石墨烯面积大，表面光滑，孔隙率低，可用于对气体和液体的密封。

主权项

一种基于Cl2反应的大面积石墨烯制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：(1)对4‑12英寸的Si衬底基片进行标准清洗；(2)将清洗后的Si衬底基片放入CVD系统反应室中，对反应室抽真空达到10‑7mbar级别；(3)在H2保护的情况下逐步升温至碳化温度950℃‑1150℃，通入流量为30sccm的C3H8，对衬底进行碳化3‑7min，生长一层碳化层；(4)迅速升温至生长温度1150℃‑1300℃，通入C3H8和SiH4，进行3C‑SiC异质外延薄膜的生长，时间为36‑60min，然后在H2保护下逐步降温至室温，完成3C‑SiC外延薄膜的生长；(5)将生长好的3C‑SiC样片置于石英管中，加热至700‑1050℃；(6)向石英管中通入Ar气和Cl2气的混合气体，持续时间3‑5min，使Cl2与3C‑SiC反应生成碳膜；(7)将生成的碳膜样片置于Ar气中在温度为1000‑1100℃下退火10‑25分钟，使碳膜重构成石墨烯。